rancang bangun alat pengumpul kopi model …digilib.unila.ac.id/31920/3/skripsi tanpa bab...
TRANSCRIPT
RANCANG BANGUN ALAT PENGUMPUL KOPI
MODEL TERHAMPAR SECARA OTOMATIS
BERBASIS ARDUINO UNO
(Skripsi)
Oleh
DEKA PERLANDA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2018
ABSTRAK
RANCANG BANGUN ALAT PENGUMPUL KOPI MODEL TERHAMPAR
SECARA OTOMATIS BERBASIS ARDUINO UNO
OLEH
DEKA PERLANDA
Dalam dunia engineering, suatu sistem direkayasa menjadi serba otomatis. Salah
satunya pada alat bantu pekerjaan, yaitu untuk mempermudah dan mengefisienkan
waktu serta tenaga yang digunakan. Jenis alat bantu pekerjaan yang direkayasa
tersebut adalah alat pada proses pengumpulan kopi. Untuk menghasilkan kopi
yang terbaik maka proses pengolahan kopi harus dilakukan secara benar. Kopi
dijemur di lapangan terbuka dibawah terik matahari langsung. Para petani pun
kualahan saat mengumpulkan kopi yang masih terhampar di lapangan dan apabila
mendadak cuaca sudah mulai mendung dan hujan turun. Sehingga tercetuslah ide
untuk membuat Rancang Bangun Alat Pengumpul Kopi Model Terhampar Secara
Otomatis Berbasis Arduino UNO ini.
Rancangan bangun alat ini merupakan miniatur yang dibuat pada bidang
agroindustri kopi yang berukuran 60x90 cm. Alat ini bekerja apabila sensor LDR
mendeteksi cuaca gelap dan Arduino UNO akan mengendalikan motor DC untuk
menggerakan sistem mekanikal/aktuator. Kemudian, sistem mekanikal tersebut
akan menggerakkan dua buah papan pengumpul yang bergerak dari dua arah yang
berbeda dan menarik kopi dari pinggir lapangan menuju ke tengah lapangan. Pada
saat proses pengumpulan kopi sedang dilakukan dan hujan tiba-tiba turun, maka
terpal otomatis akan menutupi seluruh permukaan lapangan untuk mencegah kopi
agar tidak basah, berdasarkan respon yang diterima oleh sensor hujan. Kopi yang
selesai dikumpulkan akan menggunung dibagian tengah lapangan dan alat akan
berhenti bekerja.
Berdasarkan hasil pengamatan yang dilakukan, intensitas cahaya yang dibaca oleh
sensor LDR sangat mempengaruhi cara kerja alat ini. Saat cuaca terang dengan
intensitas sebesar 286 Lux alat tidak akan bekerja dan aktif pada saat intensitas
dibawah 68 Lux. Sedangkan untuk sistem aktuator, semakin besar torsi pada
motor maka akan semakin besar pula arus yang terukur. Sehingga membutuhkan
daya yang lebih besar pula. Terlihat pada saat proses pengumpulan kopi
berlangsung arus yang terukur mencapai 1,1 ampere dan torsi yang terukur
mencapai 3,5 N/m. Maka diperlukan perancangan yang baik pada sistem
mekanikal agar tidak terjadi eror yang bisa menyebabkan penambahan beban
pada motor.
Kata kunci: Rekayasa, otomatis, sistem electrical dan mechanical,
microcontroller, Arduino UNO.
ABSTRACT
DESIGN OF COFFEE AUTHORATED BUILDING IN AUTOMATIC BASED
ON ARDUINO UNO
BY
DEKA PERLANDA
In the world of engineering, a system is engineered to be completely automated. One
of them on the work aids, namely to simplify and streamline the time and energy used.
The types of work tools that are engineered are tools in the process of collecting
coffee. To produce the best coffee then the coffee processing must be done correctly.
Coffee is dried in an open field under direct sunlight. The farmers were defeated
when collecting coffee that still lies in the field and when suddenly the weather has
started cloudy and rain down. So the idea came out to make the Design of Arduino
UNO Model-Based Automatic Collecting Apparatus.
The design of this tool is a miniature made in the field of coffee agro-industry
measuring 60x90 cm. This tool works when the LDR sensor detects dark weather and
Arduino UNO will control the DC motor to drive the mechanical / actuator system.
Then, the mechanical system will move two collecting boards moving from two
different directions and pull the coffee from the sidelines to the center of the field. At
the time the coffee collection process is being done and the rain suddenly goes down,
the automatic tarp will cover the entire surface of the field to prevent the coffee from
getting wet, based on the response received by the rain sensor. The finished coffee
will be mounted in the center of the field and the equipment will stop working.
Based on observations made, the intensity of light read by LDR sensors greatly affect
the workings of this tool. When the weather is bright with the intensity of 286 Lux the
appliance will not work and is active at the intensity below 68 Lux. As for the
actuator system, the greater the torque on the motor will be the greater the measured
current. So it requires more power as well. Seen at the time of the process of
collecting the current measured currents reached 1.1 ampere and torque measured to
reach 3.5 N / m. It is necessary to design a good mechanical system to avoid errors
that can cause additional load on the motor.
Keywords: Engineering, automatic, electrical and mechanical systems,
microcontroller, Arduino UNO, syntax.
RANCANG BANGUN ALAT PENGUMPUL KOPI
MODEL TERHAMPAR SECARA OTOMATIS
BERBASIS ARDUINO UNO
Oleh
DEKA PERLANDA
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2018
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Desa Sukamulya, Kota Pagaralam
provinsi Sumatera Selatan pada tanggal 23 Maret 1996,
sebagai anak kedua dari empat bersaudara, dari bapak Dian
Risly dan ibu Susmilawati.
Pendidikan Sekolah Dasar diselesaikan di SD Negeri 50 Kota Pagaralam pada
tahun 2008. Sekolah Menengah Pertama diselesaikan di SMP Negeri 4 Kota
Pagaralam pada tahun 2011 dan Sekolah Menengah Atas diselesaikan di SMA
Negeri 4 Kota Pagaralam pada tahun 2014.
Penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Lampung melalui jalur SBMPTN (Seleksi Bersama Masuk Perguruan
Tinggi Negeri) pada tahun 2014. Selama menjadi mahasiswa penulis aktif di
berbagai organisasi dan UKM, baik internal maupun eksternal kampus Universitas
Lampung. Seperti, aktif di organisasi Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro
(HIMATRO) sebagai anggota Departemen Kaderisasi dan Pengembangan
Organisasi pada tahun 2016-2017 dan anggota divisi Pendidikan pada tahun 2015-
2016. Penulis juga aktif dalam Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknik
(BEM-FT) sebagai Eksekutif Muda di Dinas Sosial dan Politik pada tahun 2014-
2015 serta menjadi staff ahli Dinas Sosial dan Politik pada tahun 2015-2016. Pada
tahun 2016-2017 penulis aktif dalam Badan Eksekutif Mahasiswa Universitas
(BEM-U) di Kementerian Aksi dan Propaganda. Pada organisasi luar kampus,
penulis aktif dalam organisasi Ikatan Pemuda Mahasiswa Besemah Pagaralam
(IPMBP) sebagai ketua umum. Sedangkan pada Unit Kegiatan Mahasiswa (UKM)
penulis tercatat aktif sebagai Ketua Bagian Latihan dan Teknik di UKM Silat
Nasional Perisai Diri Universitas Lampung serta Sekretaris Silat Nasional Perisai
Diri Ranting Bandar Lampung dan tingkatan terakhir penulis di UKM Silat
Nasional Perisai Diri Universitas Lampung adalah dengan sabuk merah strip
hitam.
Pada tanggal 16 Agustus 2017, Penulis melaksanakan Kerja Praktik di PT. Wijaya
Karya Industri dan Konstruksi Divisi Pabrik Fabrikasi Baja, Bogor. Mengangkat
judul “Metode Pemotongan Baja Menggunakan Mesin CNC Sinumerik 802S
Baseline di PT. Wijaya Karya Industri dan Konstruksi Divisi Pabrik Fabrikasi
Baja”. Penulis melaksanakan Kuliah Kerja Nyata (KKN) pada tanggal 22 Januari
2018 di Desa Putih Doh, Kecamatan Cukuh Balak, Kabupaten Tanggamus.
PERSEMBAHAN
Dengan Ridho Allah. SWT, Shalawat beriring salam kepada Nabi
Muhammad Shalallahu Alaihi Wassalam. Kupersembahkan Karya tulis ini
sebagai wujud rasa cinta dan terimakasihku untuk:
Ayah dan Ibuku Tercinta Dian Risly & Susmilawati
Kakakku Tersayang Dismi Verta Lingga
Kedua Adikku Tersayang
Januar Tendo Putra dan Cahaya Pemapa Putri
Teman-teman tercinta Rekan-rekan Teknik Elektro dan Terspesial untuk ELITE 2014
Almamaterku Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung
Bangsa dan Negaraku Negara Kesatuan Republik Indonesia
Terima-kasih untuk semuanya. Jazzakallah Khairan.
11
MOTTO
“Menyerah adalah kata yang haram dalam hidupku, lebih baik bersimpuh darah dalam
mengibarkan bendera perjuangan daripada harus hidup dibawah kibaran bendera pasrah”
( Deka Perlanda )
“Karena Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.
Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.”
( Al-Quran, SuratAl –Insyirah,94: 5 – 6)
“Tidak ada balasan untuk kebaikan selain kebaikan (pula)”
(Al-Quran, SuratAr–Rahman,55:60)
“Apabila manusia telah meninggal dunia maka terputuslah semua amalannya kecuali tiga
amalan: shadaqah jariyah, ilmu yang bermanfaat, dan anak sholih yang mendoakan dia.”
( HR. Muslim )
“Manusia yang berakal ialah
manusia yang suka menerima dan meminta nasihat.”
( Umarbin Khatab RA)
SANWACANA
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahnya
kepada penulis, sehingga dapat terselesaikanya tugas akhir ini. Shalawat serta
salam disanjungkan kepada Nabi Muhammad Shalallahu Alaihi Wassalam yang
dinantikan syafaatnya di hari akhir kelak.
Skripsi yang berjudul “RANCANG BANGUN ALAT PENGUMPUL KOPI
MODEL TERHAMPAR SECARA OTOMATIS BERBASIS ARDUINO
UNO” digunakan sebagai salah satu syarat guna memperoleh gelar sarjana di
jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung.
Selama perkuliahan dan penelitian, penulis banyak mendapatkan pengalaman
yang sangat berharga. Penulis juga telah mendapat bantuan baik moril, materil,
bimbingan, petunjuk serta saran dari berbagai pihak baik secara langsung maupun
tidak langsung. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih
kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Hasriadi Mat Akin, M.P. selaku Rektor Universitas
Lampung.
2. Bapak Prof. Suharno, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Lampung.
3. Bapak Dr. Ing. Ardian Ulvan, S.T., M.Sc. Selaku kepala Jurusan Teknik
Elektro fakultas Teknik Universitas Lampung.
4. Bapak Syaiful Alam, S.T., M.T. Selaku Dosen Pembimbing Utama.
Terimakasih atas kesedian waktunya untuk membimbing dan memberikan
ilmu.
5. Ibu Dr. Sri Purwiyanti, S.T., M.T., Ph.D. Selaku pembimbing kedua.
Terimakasih atas waktu dan bimbinganya selama mengerjakan tugas akhir ini.
6. Bapak Dr. FX. Arinto Setyawan, S.T., M.T. Selaku dosen penguji tugas
akhir. Terimakasih atas masukan guna membuat tugas akhir ini menjadi lebih
baik lagi.
7. Bapak Agus Trisanto, S.T, M.T, Ph.D. selaku dosen pembimbing akademik.
8. Seluruh Dosen Teknik Elektro, Terimakasih atas bimbingan dan ilmu yang
telah diberikan selama menuntut ilmu di Jurusan Teknik Elektro Universitas
Lampung.
9. Mbak Ning atas semua bantuannya menyelesaikan urusan administrasi di
Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung selama ini.
10. Kepala Lab STE, Bapak Dr. Lukmanul Hakim, S.T, M.Sc telah
mengizinkan saya untuk menyelsaikan tugas akhir saya di laboratorium ini.
11. Seluruh staff dan asisten lab STE, terimakasih telah menemani, mengajari
dan menghibur saat pengerjaan tugas akhir ini.
12. Teman-teman RINDAMAN Kuli Engineer terimakasih telah menjadi bagian
penting dalam peristiwa luar dan dalam kampus, teman nongkrong, teman
nebeng makan, teman ngerecok (86) dan semuanya.
13. Serta, semua civitas Keluarga Besar Teknik Elektro UNILA. Teristimewa
untuk semua rekan seperjuangan ELITE 2014 terimakasih telah menjadi
bagian penting dalam sejarah peradaban hidup ini serta telah setia menemani
saat push up bareng di labek, tabek dan BBI.
Semoga kebersamaan ini membawa kebaikan, keberkahan, kemurahan hati, serta
bantuan dan do’a yang telah diberikan seluruh pihak akan mendapatkan balasan
yang setimpal dari Allah SWT dan semoga kita menjadi manusia yang berguna
dan berkembang. Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak terlepas dari
kesalahan dan jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu masukan serta saran dan
kritik yang membangun sangat penulis harapkan demi perbaikan dimasa yang
akan datang. Akhirnya, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Aamiin.
Bandar lampung,
Penulis,
DEKA PERLANDA
1 4 1 5 0 3 1 0 4 1
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ................................................................................................................. xiv
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... xvii
DAFTAR TABEL ......................................................................................................... xx
DAFTAR GRAFIK ..................................................................................................... xxii
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2 Tujuan Penelitian ..................................................................................... 4
1.3 Rumusan Masalah .................................................................................... 5
1.4 Batasan Masalah ....................................................................................... 5
1.5 Hipotesis ................................................................................................... 6
1.6 Sistematis Penulisan ................................................................................. 6
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi Sistem ......................................................................................... 8
2.2 Rotary Mechanical System ....................................................................... 8
2.2.1 Klahar ...................................................................................... 9
2.2.2 Belt .......................................................................................... 9
2.2.3 Gear ......................................................................................... 9
2.2.4 Baut ....................................................................................... 10
2.2.5 Mur ........................................................................................ 10
2.3 Electrical System .................................................................................... 10
2.3.1 Kabel Jumper ........................................................................ 11
2.3.2 Power Supply ........................................................................ 11
2.3.3 Sensor .................................................................................... 13
2.3.3.1 LDR (Light Defendent Resistor) .............................. 14
2.3.3.2 Sensor Hujan MD-0127 ............................................ 15
2.3.4 Aktuator................................................................................. 18
2.3.4.1 Motor DC .................................................................. 18
2.3.4.2 Driver Motor DC L293D .......................................... 24
2.3.5 Controller .............................................................................. 26
A. Arduino UNO ................................................................... 27
B. Spesifikasi dan pin Arduino UNO .................................... 29
C. Arduino IDE ..................................................................... 30
III. METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................ 32
3.1.1 Lokasi Hamparan Lapangan Kopi ........................................ 32
3.1.2 Laboratorium Terpadu Teknik Elektro Universitas
Lampung ............................................................................... 32
3.2 Alat dan Bahan ....................................................................................... 33
3.2.1 Komponen Rotary pada Mechanical System......................... 33
3.2.2 Alat Instrumentasi dan Komponen Elektronika pada
Electrical System ................................................................... 34
3.2.3 Software Pendukung ............................................................. 37
3.2.4 Alat dan Bahan Perancangan ................................................ 38
3.3 Spesifikasi dan Penjelesan Rancang Bangun Alat ................................. 40
3.4 Prosedur Penelitian................................................................................. 43
3.4.1 Study Literatur ...................................................................... 44
3.4.2 Diagram Alir Perancangan Alat ............................................ 44
3.4.3 Blok Diagram Perancangan Sistem ....................................... 46
3.4.4 Pengujian Perangkat Sistem .................................................. 49
3.4.4.1 Uji Coba Sub Sistem ................................................. 50
3.4.4.2 Uji Coba Keseluruhan Sistem ................................... 50
3.4.5 Analisa Data Pengujian dan Kesimpulan .............................. 51
3.4.6 Penulisan Laporan ................................................................. 51
IV. PEMBAHASAN
4.1 Perancangan dan Finishing System ........................................................ 52
4.2 Perangkat Keras (Hardware) dan Perangkat Lunak (Software) ............ 53
4.2.1 Mechanical System ................................................................ 53
A. Pembuatan Rotary Bawah ............................................... 55
B. Pembuatan Rotary Tengah .............................................. 57
C. Pembuatan Rotary Atas ................................................... 60
D. Pembuatan Papan Pengumpul ......................................... 62
E. Pembuatan Terpal Otomatis ............................................ 65
4.2.2 Electrical System ................................................................... 66
A. Pengujian Arduino UNO ................................................. 67
B. Pengujian Driver Motor DC ............................................ 69
C. Spesifikasi Motor DC ...................................................... 82
D. Rangkaian Pengujian Sensor LDR .................................. 83
E. Rangkaian Pengujian Sensor Hujan ................................ 89
F. Rangkaian Keseluruhan Sistem....................................... 93
4.2.3 Perangkat Lunak (Software) .................................................. 98
Pemrograman Arduino UNO pada Arduino IDE ...... 99
4.2.4 Cara Kerja Alat ................................................................... 112
4.3 Data Hasil Pengujian ............................................................................ 115
A. Pengujian Sensor LDR (Rata-rata total) ....................................... 115
B. Pengujian Sensor Hujan (Rata-rata total) ...................................... 117
C. Pengujian Pada Sistem Rotary Bawah ........................................... 118
D. Pengujian Pada Sistem Rotary Tengah .......................................... 119
E. Pengujian Pada Sistem Rotary Atas ............................................... 123
4.4 Perhitungan .......................................................................................... 123
A. Perhitungan ω, Daya dan Torsi pada motor rotary bawah............. 124
B. Perhitungan ω, Daya dan Torsi pada motor rotary tengah
sebelum diberi beban (Kopi) ......................................................... 125
C. Perhitungan ω, Daya dan Torsi pada motor rotary tengah
setelah diberi beban (Kopi) dalam satu menit putaran pertama .... 125
D. Perhitungan ω, Daya dan Torsi pada motor rotary tengah
setelah diberi beban (Kopi) dalam satu menit putaran kedua ....... 126
E. Perhitungan ω, Daya dan Torsi pada motor rotary tengah
setelah diberi beban (Kopi) dalam satu menit putaran ketiga ........ 127
F. Perhitungan ω, Daya dan Torsi pada motor rotary tengah
setelah diberi beban (Kopi) dalam satu menit putaran keempat .... 128
G. Perhitungan ω, Daya dan Torsi pada motor sistem rotary atas
sebelum diberi beban berupa terpal dan saat terpal ....................... 129
4.5 Grafik dan Pembahasan........................................................................ 130
A. Grafik hubungan antara Arus (I) dan Torsi (T) Pada Sistem
Rotary Bawah dengan sumber tegangan yang sama yaitu 12
volt ................................................................................................. 130
B. Grafik hubungan antara Arus (I) dan Torsi (T) pada semua
Sistem Rotary Tengah dengan sumber tegangan yang sama
yaitu 9 volt ..................................................................................... 132
C. Grafik hubungan antara Arus (I) dan Torsi (T) Pada Sistem
Rotary Atas dengan sumber tegangan yang sama yaitu 12 volt .... 144
4.6 Jarak dan Waktu Penurunan Posisi Sistem Rotary Tengah oleh
Sistem Rotary Bawah ........................................................................... 146
4.7 Fakta-fakta Pada Saat Pengujian Keseluruhan Sistem dengan
Beban yang Berbeda Ukuran ............................................................... 147
V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 150
5.2 Saran ..................................................................................................... 152
DAFTAR PUSTAKA
........................LAMPIRAN.......................
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Bentuk fisik dari sensor LDR ........................................................................14
2.2 Sensor hujan MD-0127 .................................................................................16
2.3 Konstruksi Motor DC ....................................................................................19
2.4 Cara kerja motor DC .....................................................................................21
2.5 Konstruksi Pin Driver Motor DC ..................................................................24
2.6 Pin-pin pada arduino UNO ...........................................................................29
3.1 Spesifikasi keterangan disetiap bagian alat ...................................................40
3.2 Diagram Alir Perancangan Alat ....................................................................45
3.3 Blok Diagram Perancangan Sistem ...............................................................47
4.1 Perancangan Sistem Mekanik .......................................................................54
4.2 Pembuatan sistem rotary bawah tahap awal sebelum disinkronkan
dengan rantai .................................................................................................55
4.3 Pembuatan sistem rotary bawah tahap akhir setelah disinkronkan
dengan rantai. ................................................................................................57
4.4 Bentuk fisik pembuatan sistem rotary tengah tahap awal
sebelum disinkronkan dengan rantai .............................................................59
4.5 Bentuk fisik pembuatan sistem rotary tengah tahap akhir setelah
disinkronkan dengan rantai ...........................................................................60
4.6 Bentuk fisik pembuatan sistem rotary atas. ..................................................61
4.7 Bentuk fisik pembuatan papan pengumpul kopi ...........................................64
4.8 Bentuk fisik dari proses pembuatan terpal otomatis .....................................66
4.9 Pengujian Arduino UNO ...............................................................................68
4.10 Kode Program Pengujian driver motor dengan dua motor DC pada
sistem rotary motor bawah dengan aplikasi Arduino IDE .........................72
4.11 Rangkaian fisik pengujian driver motor dengan dua motor DC pada
sistem rotary motor bawah .........................................................................74
4.12 Kode Program Pengujian driver motor dengan dua motor DC pada
sistem rotary motor tengah dengan aplikasi Arduino IDE .........................76
4.13 rangkaian fisik pengujian driver motor dengan dua motor DC pada
sistem rotary motor tengah .........................................................................78
4.14 Kode Program Pengujian driver motor dengan satu motor DC pada
sistem rotary motor atas dengan aplikasi Arduino IDE ..............................80
4.15 Rangkaian fisik pengujian driver motor dengan satu motor DC pada
sistem rotary motor atas ..............................................................................82
4.16 Rangkaian fisik pengujian sensor LDR ......................................................86
4.17 Tampilan program pengujian sensor LDR saat kondisi gelap ....................88
4.18 Tampilan program pengujian sensor LDR saat kondisi terang ...................90
4.19 Rangkaian fisik pengujian sensor hujan ......................................................91
4.20 Tampilan program pengujian sensor yang ada pada Arduino IDE
pada saat kondisi hujan ...............................................................................93
4.21 Tampilan program pengujian sensor yang ada pada Arduino IDE
pada saat kondisi tidak hujan ......................................................................94
4.22 Rangkaian keseluruhan sistem pada rancang bangun .................................96
4.23 Pendeklarasian fungsi int yang digunakan untuk menentukan posisi
pin-pin pada komponen ...............................................................................105
4.24 Pendeklarasian void setup menggunakan aplikasi Arduino IDE ................109
4.25 Pendeklarasian void loop menggunakan aplikasi Arduino IDE ..................111
4.26 Skematik cara kerja alat ..............................................................................114
4.27 Proses pengerjaan pengumpulan kopi secara manual .................................116
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1 Spesifikasi Arduino UNO .............................................................................29
3.1 Daftar Komponen rotary pada Mechanical System ......................................33
3.2 Daftar Komponen Instrumentasi dan elektonika pada Electrical System .....35
3.3 Software Pendukung .....................................................................................37
3.4 Daftar Alat dan Bahan dalam pembuatan alat ...............................................38
4.1 Pengujian Sensor LDR (Rata-rata total) ......................................................115
4.2 Pengujian Sensor Hujan (Rata-rata total) .....................................................117
4.3 Data hasil pengukuran empat buah motor rotary bawah ..............................118
4.4 Data hasil pengukuran empat buah motor rotary tengah sebelum diberi
beban (Kopi)..................................................................................................120
4.5 Data hasil pengukuran empat buah motor rotary tengah setelah diberi
dalam satu menit putaran pertama.................................................................120
4.6 Data hasil pengukuran empat buah motor rotary tengah setelah diberi dalam
satu menit putaran kedua ...............................................................................121
4.7 Data hasil pengukuran empat buah motor rotary tengah setelah diberi dalam
satu menit putaran ketiga ..............................................................................121
4.8 Data hasil pengukuran empat buah motor rotary tengah setelah diberi dalam
satu menit putaran keempat ...........................................................................122
4.9 Data hasil pengukuran satu buah motor rotary atas ......................................123
4.10 Data hasil perhitungan pada empat buah motor DC di sistem rotary
bawah ..........................................................................................................124
4.11 Data hasil perhitungan pada empat buah motor DC di sistem rotary
Tengah sebelum diberi beban (kopi) ...........................................................124
4.12 Data hasil perhitungan pada empat buah motor DC di sistem rotary
Tengah setelah diberi beban (kopi) dalam satu menit putaran pertama ......125
4.13 Data hasil perhitungan pada empat buah motor DC di sistem rotary
Tengah setelah diberi beban (kopi) dalam satu menit putaran kedua .........126
4.14 Data hasil perhitungan pada empat buah motor DC di sistem rotary
Tengah setelah diberi beban (kopi) dalam satu menit putaran ketiga .........127
4.15 Data hasil perhitungan pada empat buah motor DC di sistem rotary
Tengah setelah diberi beban (kopi) dalam satu menit putaran keempat .....128
4.16 Data hasil perhitungan pada empat buah motor DC di sistem rotary Atas
Sebelum diberi beban berupa terpal dan saat ada terpal .............................129
4.17 Jarak dan Waktu Penurunan Posisi Sistem Rotary Tengah oleh Sistem Rotary
Bawah ..........................................................................................................146
4.18 Data hasil pengujian arus, daya dan torsi pada rancang bangun alat saat
diberi beban berupa biji kopi.......................................................................148
4.19 Data hasil pengujian arus, daya dan torsi pada rancang bangun alat saat
diberi beban berupa biji kopi.......................................................................148
DAFTAR GRAFIK
Grafik Halaman
4.1 Hubungan antara Arus (I) dan Torsi (T) Pada Sistem Rotary Bawah...........130
4.2 Hubungan antara Arus (I) dan Torsi (T) pada Sistem Rotary Tengah ..........133
4.3 Hubungan antara Arus (I) dan Torsi (T) Pada Sistem Rotary Atas ..............144
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada era teknologi yang semakin canggih ini, semua jenis pekerjaan dituntut
untuk lebih efisien terhadap waktu dan tenaga. Pengerjaan secara otomatis
adalah jawaban untuk problema tersebut. Salah satu jenis pekerjaan tersebut
adalah proses penjemuran pada kopi. Dimana, kopi merupakan salah satu hasil
alam atau pertanian yang memiliki sangat banyak manfaat terutama dibidang
kuliner, lifesytle dan kebutuhan lainnya. Selain itu, harga kopi yang terbilang
mahal menjadi hal yang paling berpengaruh terhadap penghasilan dan
ekonomi petani kopi. Untuk menghasilkan kopi yang terbaik maka proses
pengolahan kopi harus dilakukan secara benar, pada proses penjemuran
misalnya. Kopi dijemur di lapangan terbuka dibawah terik matahari langsung.
Saat matahari pagi tiba kopi dijemur dan pada sore hari dikumpulkan
kemudian ditutup dengan terpal. Selain untuk menghalangi air hujan dan
embun masuk, sistem penutupan dengan terpal ini berguna untuk
mempercepat proses pengeringan pada kopi karena uap panasnya membuat
kulit kopi menjadi hitam dan kering saat terkena terik matahari. Namun,
2
sekarang ini semua jenis pekerjaan pada penjemuran kopi ini masih dilakukan
secara manual dan menggunakan tenaga manusia sehingga teknologi otomatis
belum dimanfaatkan sama sekali.
Melihat problem tersebut maka tercetuslah ide untuk membuat rancang
bangun ini yang berfungsi untuk mengumpulkan kopi yang dijemur di
lapangan terbuka secara otomatis tanpa menggunakan tenaga manusia seperti
mana biasanya. Sehingga dapat memudahkan dan mempercepat pekerjaan
manusia. Rancang Bangun Alat Pengumpul Kopi Otomatis ini bekerja
berdasarkan dua sistem, yaitu sistem electrical dan sistem mechanical serta
diatur atau dikomandoi oleh perintah contoller yaitu Arduino UNO yang
terdiri atas beberapa program.
Arduino UNO merupakan jenis microcontroller yang paling sering digunakan
pada dunia elektronika dan sistem kendali terutama sebagai kontrol otomatis.
Arduino UNO terdiri atas input dan output berupa pin digital dan pin analog
yang memiliki fungsinya masing-masing. Pada rancang bangun ini arduino
UNO berguna untuk mengontrol dan memberikan perintah untuk
mengaktifkan sistem mekanikal seperti motor dc, belt dan pulley berdasarkan
respon sistem elektrikal yaitu berupa sensor yaitu LDR (sensor cahaya). LDR
berfungsi untuk membaca kondisi cuaca langit berdasarkan intensitas cahaya,
pada saat cahaya terang (cuaca bagus) maka LDR akan off atau tidak bekerja
dan tidak mengaktifkan program pada arduino dan komponen mekanikal
lainnya. Alat ini belum pernah dirancang dan dibuat sebelumnya sehingga
banyak proses penelitian yang dilakukan.
3
Penelitian ini akan membahas cara gerak motor dc saat mengumpulkan kopi
dan lama waktu dalam satu putaran motor saat memiliki beban yaitu papan
pengumpul dan kopi. Estimasi beban adalah menggunakan kopi bulat dengan
ketinggian atau tebal kopi setinggi tiga centimeter. Sehingga untuk
mengurangi beban motor maka dibagi menjadi beberapa bagian waktu
berdasarkan per centimeter.
Pada periode pertama motor dc (4WD) yang membawa beban berupa papan
pengumpul dan kopi akan berputar selama 30 detik dengan ketinggian papan
terhadap dasar lapangan yaitu tiga centimeter dan dianalisis berapa putaran
yang dihasilkan pada t atau waktu tersebut. Kemudian saat program 30 detik
atau periode pertama selesai maka langsung ke kode program atau periode
kedua yaitu posisi motor pemutar papan pengumpul akan turun satu
centimeter dari tempat semula dan berada dua centimeter di atas dasar
lapangan, kemudian papan pengumpul bergerak dalam lintasan waktu yang
sama yaitu 30 detik (seconds). Periode ketiga posisi motor dan papan
pengumpul akan berada pada posisi satu centimeter diatas permukaan
lapangan dan dalam lintasan waktu yang sama. Terakhir, posisi motor pemutar
papan akan turun satu centimeter lagi dan berada dilantai dasar lapangan, pada
proses ini berjalan selama 60 detik atau satu menit. Semua kopi yang masih
ada di lapangan akan dibersihkan dan diseret menuju ke titik pengumpulan
kopi. Pada setiap program per periode ada tambahan satu kemungkinan, yaitu
apabila hujan mendadak pada saat proses pengumpulan kopi sedang
berlangsung maka akan ada terpal penutup otomatis dan menutupi lapangan
4
namun proses pengumpulan kopi akan terus berlangsung sampai selesai
dibawah tutupan terpal tersebut.
Sehingga penulis akan merancang alat ini sebaik mungkin sesuai dengan
prinsip-prinsip komponen elektronika dan sistem kendali serta sistem
mekanikal yang ada diperkuliahan untuk diterapkan pada rancang bangun alat
pengumpul kopi otomatis ini, karena dilihat dari proses pengerjaan kopi secara
manual yang sangat mengurus tenaga dan waktu bagi petani sehingga rancang
bangun alat ini akan sangat berguna bagi para petani.
1.2 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan pada penelitian ini adalah untuk merancang alat dalam proses
pengumpulan biji kopi yang sedang terhampar di lapangan terbuka secara
otomatis adalah sebagai berikut:
1. Menciptakan alat, berupa rancang bangun untuk mengatasi masalah di
bidang pertanian, terkhusus mengenai proses produksi kopi yang kurang
baik diakibatkan oleh cuaca yang tidak menentu, kadang panas dan hujan
tiba-tiba.
2. Merancang alat pengumpul kopi otomatis dengan menggunakan
microcontroller, sensor dan aktuator sebagai komponen utamanya.
3. Melakukan analisis terhadap setiap cara kerja komponen.
4. Membandingkan perbedaan produksi kopi dengan menggunakan rancang
bangun alat secara otomatis dan secara manual, serta pada saat berbeban
dan tanpa beban.
5
1.3 Rumusan Masalah
Berikut ini adalah batasan masalah yang akan dibahas pada penelitian ini:
1. Keadaan awal kopi terhampar di lapangan, kemudian dengan adanya
rancang bangun alat ini kopi yang terhampar tersebut akan terkumpul
menggunung ditengah lapangan mengikuti bentuk papan pengumpul.
2. Motor DC bergerak berdasarkan kondisi cuaca dan ketentuan timer pada
program di Arduino UNO.
3. Posisi papan pengumpul akan turun 1 cm dari letak semula 3 cm setiap 60
detik berdasarkan motor dc.
4. Motor DC penggerak terpal penutup akan aktif saat hujan tiba-tiba datang,
namun proses pengumpulan akan terus berlangsung sampai loop atau
periode terakhir.
5. Semua komponen bekerja berdasarkan kode program yang ada pada
Arduino UNO.
1.4 Batasan Masalah
Berikut ini adalah rumusan masalah yang ada pada penelitian proses
perancangan alat ini:
1. Mendesain bentuk dan posisi komponen yang ada pada rancang bangun
alat.
2. Merancang Antarmuka dan Peripheral aktuator dan sensor pada rancang
bangun alat ini.
6
3. Merancang sistem mekaninal, elektrikal dan kendali pada alat.
4. Membuat program pada Arduino IDE berdasarkan sub-sub perintah.
5. Alat bisa beroperasi sesuai dengan tujuan yang ingin dicapai.
1.5 Hipotesis
Rancang Bangun Alat Pengumpul Kopi Otomatis ini diimplementasikan pada
lapangan datar yang biasa digunakan petani sebagai tempat penjemuran kopi
untuk membantu pekerjaan para petani tersebut dan mengefisienkan waktu
yang ada, serta mengantisipasi dari cuaca buruk yaitu hujan yang tidak
menentu pada saat proses penjemuran dilakukan.
1.6 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan tugas akhir ini terdiri atas beberapa bab, yaitu:
BAB 1 PENDAHULUAN
Pada BAB 1 yaitu pendahuluan, membahas mengenai latar belakang
penelitian dan pembuat rancang bangun alat, tujuan penelitian dan pembuatan
alat, rumusan masalah pada penelitian, batasan masalah pada penelitian,
hipotesis rancang bangun alat serta sistematika penulisan tugas akhir.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Pada BAB 2 yaitu tinjauan pustaka, membahas mengenai studi literatur,
prinsip kerja dan sistem komponen yang digunakan, deskripsi sistem dan
penjelasan bagian-bagian komponen utama pada alat.
7
BAB 3 METODE PENELITIAN
Pada BAB 3 yaitu metode penelitian, membahas mengenai waktu dan tempat
penelitian, alat dan bahan yang digunakan pada saat melakukan penelitian,
prosedur penelitian serta analisa data pengujian pada alat.
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada BAB 4 yaitu hasil dan pembahasan, yaitu membahas mengenai prinsip
kerja alat, analisis data hasil pengujian pada alat, serta menganalisa sistem
yang digunakan yaitu kontrol, mekanikal dan elektrikal.
BAB 5 PENUTUP
Pada BAB 5 yaitu berisi kesimpulan dan saran, yaitu menyampaikan
kesimpulan yang didapat selama penelitian dalam pembuatan alat serta
memberikan saran untuk kesempurnaan alat dari semua aspek.
DAFTAR PUSTAKA
Sumber pustaka dan kajian yang diperoleh.
LAMPIRAN
Berisi gambar dan tampilan-tampilan yang berhubungan dengan pembahasan
dan inti penelitian.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi Sistem
Sistem merupakan suatu satu kesatuan yang tidak bisa dipisahkan antara satu
dengan yang lainnya, apabila satu komponen atau bagian tersebut dipisahkan
maka suatu sistem (alat) tidak bisa bekerja dengan maksimal bahkan tidak bisa
bekerja sama sekali. Sistem juga bisa dikatakan sebagai pendekatan pada
prosedur dengan suatu dan berbagai komponen. Koordinasi antar komponen
sangat dibutuhkan dalam suatu sistem. Sehingga sistem bisa juga disebut
dengan teamwork system yang artinya harus bersama untuk mengerjakan suatu
pekerjaan dan project dari suatu sistem atau alat tersebut [1].
2.2 Rotary Mechanical System
Sistem rotary mechanical adalah suatu sistem yang berfungsi untuk
menggerakan alat-alat seperti papan pengumpul kopi yang telah dirancang
berdasarkan pada prinsip kerja perputaran (rotary) motor DC. Ada banyak
prinsip kerja sistem rotary mechanical yang digunakan pada pembuatan alat
ini. Sistem rotary mechanical akan bergerak berdasarkan perintah-perintah
9
yang ada pada sistem electrical dan control system [1]. Adapun komponen-
komponen pada sistem rotary mechanical adalah sebagai berikut:
2.2.1 Klahar
Klahar adalah suatu komponen rotor yang memiliki lebih dari satu
poros putaran, yang berfungsi dalam berbagai bidang pengaplikasian
seperti velg, as motor dan lain-lain. Pada rancang bangun alat ini,
klahar berfungsi untuk menurunkan posisi rotary mesin sejauh 1 cm
setiap satuan waktu yang telah ditentukan oleh program yang ada pada
microcontroller.
2.2.2 Belt
Belt adalah suatu jenis sabuk yang tidak memiliki ujung, atau
melingkar seperti gelang. Belt biasa terbuat dari bahan yang lentur dan
elastis namun memiliki kekuatan yang lebih agar bisa bertahan dalam
suatu proses rotary. Belt digunakan untuk menghubungkan antara
sumber putaran (motor) ke bagian putaran lainnya seperti gear. Belt
dan gear merupakan suatu sistem sehingga sangatlah berhubungan
yang penting antara satu dan yang lainnya [1].
2.2.3 Gear
Gear merupakan bagian rotary yang dihubungkan dengan pusat rotary
yaitu motor, penghubung antara motor dan gear adalah belt. Gear
digunakan dalam melakukan rotary dalam pekerjaan ganda, misalnya
10
biasa ditemukan pada perputaran rantai sepeda motor ataupun alat
putar ganda lainnya. Berbeda dengan sistem single rotary seperti bor
ataupun gerinda [1].
2.2.4 Baut
Baut adalah suatu batangan besi yang memiliki gerat ulir pada setiap
sis batangannya, gerat-gerat tersebut berfungsi sebagai celah
penguncian terhadap mur sehingga proses fisika terjadi disana yaitu
pesawat sederhana saat menahan dua objek secara bersama. Baut
adalah elemen yang mengubah putaran (torque) menjadi linier atau
lurus, sehingga batangan panjang akan terbungkus menjadi suatu
bidang datar [1].
2.2.5 Mur
Mur adalah besi atau baja yang memiliki permukaan yang berbentuk
lingkaran dan pada bagian tengahnya memiliki lubang, merupakan
tempat terjadinya pesawat sederhana atau tempat baut berputar
berdasarkan sisi geratnya yang akan saling mengikat dengan mur
tersebut [1].
2.3 Electrical System
Sistem elektrikal atau electrical system adalah suatu sistem kelistrikan yang
saling berhubungan dalam mendukung kinerja dan pengoperasian alat. Sistem
elektrikal berisi berbagai komponen elektronika dan kendali pada alat tersebut.
11
Pada sistem ini terbagi menjadi beberapa macam bagian divisi fungsi yaitu
power supply, sensor dan aktuator [2]. Berikut ini adalah jenis-jenis komponen
yang terdapat pada setiap divisi fungsi:
2.3.1 Kabel Jumper
Kabel jumper atau kabel penghubung digunakan untuk
menghubungkan antar sesama hardware atau perangkat keras berupa
komponen. Kabel ini nantinya akan berfungsi saat menghubungkan
komponen seperti motor ke driver menuju arduino dan antar komponen
lainnya.
2.3.2 Power Supply
Power supply atau catu daya adalah sumber tegangan yang digunakan
untuk mengaktifkan pengoperasian alat, berupa suatu perangkat yang
menyediakan energi listrik. Energi listrik yang ada bisa diatur
berdasarkan kebutuhan suatu device, komponen atau alat elektronika
tersebut. Power supply bisa berupa arus AC ataupun DC tergantung
pada inputan alat atau komponen (device) yang dibutuhkan [2]. Power
supply atau catu daya terbagi menjadi beberapa macam berdasarkan
klasifikasinya yaitu:
a. Pewer Supply Functional
Power supply functional adalah jenis power supply yang terbentuk
berdasarkan fungsinya. Sehingga dapat berdasarkan fungsi tersebut
power supply ini dapat diklasifikasikan ke beberapa jenis lagi yaitu:
12
1. Regulated Power Supply adalah jenis power supply yang bisa
menjaga stability voltage atau kestabilan tegangan dan arus
listrik walaupun disana terjadi perubahan ataupun macam-
macam variasi pada beban serta sumber tegangannya.
2. Unregulated Power Supply adalah jenis catu daya tegangan
yang mana arus listriknya bisa berubah saat beban yang
diberikan berubah serta sumber listriknya mengalami
perubahan.
3. Adjustable Power Supply adalah jenis catu daya dimana
tegangan dan arusnya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan
yang diperlukan dengan cara menggunakan fungsi dari Knob
Mekanik [2].
b. Power Supply berdasarkan bentuk
Power supply jenis ini adalah power supply yang diklasifikasikan
berdasarkan bentuk serta ukuran dari suatu perangkat yang akan
dihubungkan dengan power supply tersebut. Misalnya pada
peralatan seperti TV, Monitor Komputer, DVD dan lain-lain.
Biasanya power supply yang digunakan adalah menyatu yang biasa
diletakkan pada suatu perangkat sehingga tidak bisa melihatnya
secara langsung. Misalnya, contoh fisiknya adalah adaptor pada
pengecas laptop dan handphone ini dinamakan power supply stand
alone (berdiri sendiri atau tidak menyatu).
c. Power Supply berdasarkan metode konversi
13
Catu daya jenis ini adalah jenis catu daya yang diklasifikasikan
berdasarkan jenis pengkonversian energi yang diinputkan dan catu
daya ini terbagi menjadi beberapa jenis lagi yaitu, power supply
linier artinya power supply ini mengkonversikan tegangan listrik
secara langsung dari masukannya dan yang kedua adalah power
supply switching adalah jenis power supply yang mengkonversikan
tegangan input ke pulsa AC atau DC sebelum menjadi tegangan
masukan sebenarnya [2].
2.3.3 Sensor
Sensor adalah komponen elektronika berdasarkan perangkat
elektromagnetik yang berfungsi untuk membaca suatu kondisi dan
keadaan berdasarkan gelombang fisika yang dapat diukur dengan suatu
besaran serta intensitas dari suatu tindakan yang diterima, seperti
gerakan, sentuhan dan jenis variabel tindakan lainnya. Setelah itu
gelombang ataupun intensitas tersebut diubah menjadi sinyal-sinyal
elektrik, agar bisa didefinisikan oleh suatu jenis kontroler [3]. Sensor
memiliki banyak jenis berdasarkan fungsinya masing-masing. Adapun
jenis sensor tersebut yang digunakan untuk mendukung pengoperasian
alat ini adalah sebagai berikut:
14
2.3.3.1 LDR (Light Defendent Resistor)
LDR atau Light defendent resistor adalah suatu komponen
elektronika yang berupa sensor dan bekerja berdasarkan besar
atau kecilnya suatu intesitas cahaya.
Gambar 2.1 Bentuk fisik dari sensor LDR [4]
Pada suatu rangkaian LDR akan aktif ketika cahaya gelap atau
cahaya terang tergantung syntax yang diatur. Pada konstruksi
LDR, terdapat sebuah cakram semikonduktor dimana memiliki
dua buah elektroda pada setiap permukaannya. Saat kondisi
gelap atau minim cahaya resistansi yang ada pada LDR adalah
sekitar 10 M sedangkan saat keadaan banyak cahaya atau terang
nilai resistansi sebesar 1 k atau kurang dari itu. Pada proses
pembuatannya LDR terdiri atas semikonduktor jenis Cadnium
Sulfide, dengan bahan energi dari cahaya yang jatuh pada
permukaannya membuat sangat banyak muatan yang dilepas
ataupun arus listrik akan meningkat. Hal ini dapat disimpulkan
bahwa tingkat resistansi telah mengalami pelemahan atau
penurunan. Seperti dijelaskan diawal tadi sensor LDR adalah
15
sensor yang mengubah energi cahaya menjadi energi listrik.
Misalnya pada saklar cahaya dan alarm pencuri adalah beberapa
contoh pada pengaplikasiannya. Namun, kekurangan dari sensor
ini adalah feedback atau respon terhadap cahaya cukuplah
lambat, ini berarti tidak dapat digunakan pada cuaca yang
ekstrim atau cuaca yang mudah berubah-ubah. Gelap atau
terangnya suatu cuaca menjadi hambatan tersendiri bagi sensor
LDR. Prinsip kerja dari sensor LDR adalah ketika cahaya gelap
atau mendung (redup), cakram tadi akan menghasilkan elektron
yang digunakan untuk mengangkut elektrit. Sehingga pada
kondisi cahaya redup maka sensor ini akan menjadi konduktor
yang tidak baik ataupun bisa dikatakan hampir menjadi isolator,
dan saat dilakukan pengukuran pada resistansi nilainya
sangatlah besar. Sedangkan saat kondisi cahaya terang maka
akan lebih banyak elektron yang akan terlepas dari atom-atom
pada jenis bahan semikonduktor tadi. Hal ini akan menyebabkan
sangat banyak elektron yang kemudian akan mengangkut
elektrit. Sehingga pada saat cuaca terang sensor ini akan
menjadi konduktor yang hampir mendekati sempurna dan
resistansinya sangat kecil [4].
2.3.3.2 Sensor Hujan MD-0127
Sensor hujan MD-0127 adalah jenis sensor hujan yang berguna
sebagai pendeteksi ada tidaknya air berupa rintik hujan,
16
sehingga dapat digunakan untuk berbagai pengaplikasian.
Sensor ini bisa juga berguna untuk memantau keadaan cuaca
(hujan atau tidak), karena pada keluarannya sensor ini
dikonversi ke beberapa sinyal output digital ataupun sinyal
analog [5].
Gambar 2.2 Sensor hujan MD-0127 [5]
Cara kerja sensor ini adalah saat terdeteksi air hujan pada
permukaan panel sensor, secara langsung akan terjadi
elektronisasi oleh air hujan. Dalam reaksi kimia, air hujan
merupakan liquid berupa elektrolit sehingga air hujan dapat
menghantarkan arus listrik. Pada konstruksi sensor hujan ini
terdapat IC komparator yang berfungsi sebagai keluaran dari
sensor hujan ini bisa berupa besaran logika serta digambarkan
dengan kondisi on atau off. Pada keluaran lainnya terdapat
output yang dapat langsung dihubungkan dengan pin arduino
UNO yaitu ADC (analog digital converter) [5].
17
Berikut ini adalah spesifikasi dari sensor hujan MD-0127:
1. Pada sensor hujan MD-0127 tersusun atas material (FR-04)
berukuran 5 cm x 4 cm, pada permukaannya dibalut oleh
nikel dan berlabel high quality pada setiap sisinya.
2. Sensor mempunyai lapisan anti oksidasi sehingga memiliki
ketahanan super terhadap cuaca sekitarnya.
3. Keluaran dari modul komparator pada sensor ini
mempunyai kualitas sinyal yang baik terhitung lebih dari 15
miliAmpere.
4. Pada sensor ini terdapat potensiometer yang berguna
sebagai pengaturan kesensitifitasan dari sensor ini.
5. Pada tegangan kerja masukannya sensor ini membutuhkan
3.3 sampai 5 volt.
6. Pada sensor ini memiliki 2 buah keluaran yaitu digital dan
analog.
7. Sensor ini disempurnakan dengan adanya lubang baut pada
setiap sudut yang berfungsi untuk instalasi pada saat
perancangan pada board controller.
8. Lebar PCB pada sensor ini yaitu 3.2 cm x 1.4 cm
9. Sensor ini menggunakan pembanding LM393 komparator
yang stabil [5].
18
2.3.4 Aktuator
Aktuator adalah alat elektromagnetik pada suatu sistem penggerak dan
fungsi utamanya adalah sebagai penggerak. Pada aktuator inputannya
berupa sinyal-sinyal listrik sedangkan output atau keluaran adalah
semua jenis yang berhubungan dengan gerak atau mekanis. Seperti
halnya motor [6].
Adapun jenis aktuator yang digunakan pada pembuatan alat ini adalah
sebagai berikut:
2.3.4.1 Motor DC
Motor arus searah atau motor dc adalah suatu jenis mesin yang
dapat merubah besaran energi listrik arus searah (arus DC)
menjadi suatu besaran gerak berupa energi mekanik yang
berputar, baik secara arah putaran jarum jam ataupun
berlawanan arah jarum jam, tergantung pada kebutuhan dan
pengaturan yang diberikan. Bila dilihat berdasarkan gambaran
fisiknya motor DC ini secara umum terdiri atas beberapa
bagian utama, yaitu bagian statis (diam) dan bagian mekanis
(bergerak/berputar). Bagian diam atau statis lebih sering
disebut dengan stator. Stator adalah adalah tempat untuk
meletakkan kumpuran medan atau lilitan untuk menghasilkan
fluksi magnetik. Sedangkan pada bagian dinamis sering
disebut dengan rotor, pada bagian ini diletakkan berupa
jangkar seperti kumparan jangkar, komutator, sikat dan
19
komponen rotor lainnya. Apabila terjadi putaran pada
kumparan jangkar pada lintasan medan magnet maka akan
menyebabkan tegangan Gerak Gaya Listrik atau GGL
berubah-ubah arah pada setiap setengah putarannya hal ini
akan mengahsilkan tegangan bolak-balik. Namun pada motor
arus searah atau motor DC terdapat rangkaian penyearah,
dimana rangakaian ini akan membalik phasa negatif pada suatu
gelombang sinus menjadi positif dan inilah kegunaan dari
suatu komutator, oleh karena itulah arus yang berbalik arah
dengan kumparan jangkar yang berputar pada porosnya
tersebut, dan itulah yang dinamakan hasil tegangan Gerak
Gaya Listrik (GGL) [7].
Adapun penjelasan bagian-bagian dan konstruksi pembentukan
dari motor DC dapat dilihat pada Gambar 2.3
Gambar 2.3 Konstruksi Motor dc [7]
20
Semua konduktor (bisa mengalirkan arus) mempunyai medan
magnet disetiap kelilingnya. Besarnya nilai medan magnet
yang dihasilkan tergantung pada besar atau kecilnya arus (I)
yang mengalir pada konduktor tersebut [7].
Pada sebuah medan magnet yang sama pada setiap kutub-
kutub magnet yaitu utara dan selatan yang arahnya dari kutub
utara menuju ke selatan. Kemudian, ditunjukan sebuah
konduktor yang sedang dialiri arus searah (DC) dan
menghasilkan sebuah medan magnet berupa garis-garis gaya
fluks magnet disetiap kelilingnya. Apabila jenis konduktor
tersebut dialiri arus dan diletakkan di medan magnet seragam,
akan menyebabkan hubungan pada kedua medan magnet
menjadi medan yang tidak sama (seragam). Maka
menyebabkan kerapatan fluksi bertambah besar diatas sebelah
kanan konduktor (sekitar kutub selatan) dan dibagian bawah
sebelah kiri konduktor (sekitar kutub utara), sedangkan pada
kerapatan fluks akan menjadi berkurang pada bagian atas
sebelah kiri konduktor dan di bawah sebelah kanan konduktor.
Kerapatan fluksi yang tidak seragam ini akan membuat
konduktor dibagian kiri mengalami gaya keatas, sedangkan
konduktor disebelah berlawanannya yaitu kanan akan
mengalami gaya ke bagian bawah. Sehingga pada kedua gaya
ini akan membuat torsi atau putaran pada jangkar berdasarkan
putaran arah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam [7].
21
Prinsip kerja yang dipaparkan diatas diterapkan pada cara kerja
motor DC. Perhatikan gambar 2.4 :
Gambar 2.4 Cara kerja motor DC [7]
Dengan mengacu Gambar 2.4, dapat diketahui bahwa, pada
kedua kutub stator dibelitkan atau diikatkan dengan konduktor
yang akan membentuk kumparan-kumparan yang sering
disebut dengan kumparan stator ataupun kumparan medan
magnet. Apabila kumparan medan magnet tersebut
dihubungkan pada suatu power supply akan membuat
kumparan medan tersebut mengalirkan arus medan (If). Saat
arus dialirkan pada suatu kumparan medan maka akan
menyebabkan fluks utama atau fluks stator. Fluksi ini adalah
jenis medan magnet dimana arahnya dari kutub utara ke kutub
selatan, fenomena dapat disaksikan dengan melihat adanya
garis-garis fluksi disekitar medan magnet). Saat arus dialirkan
22
pada kumparan jangkar akan menyebabkan arus sejajar,
berdasarkan pada hukum Lorentz, yaitu jika suatu konduktor
diberikan arus listrik dan diletakkan pada suatu medan magnet
akan menyebabkan konduktor tersebut menghasilkan gaya, hal
ini dialami pula pada fenomena kumparan jangkar. Besarnya
gaya pada kerapatan fluks dipengaruhi oleh besarnya arus yang
dialirkan pada poros atau kumparan jangkar (Ia), kerapatan
suatu fluks (B) dari dua kutub dan panjang suatu konduktor
jangkar (I). Imbas dari besarnya fluksi menyebabkan arus yang
mengalir pada kumparan jangkar akan semakin besar pula,
sama halnya dengan fenomena penentuan besarnya gaya (F)
yang terjadi pada suatu konduktor tersebut [7].
Berikut ini penghitungan secara matematis besar gaya yang
dihasilkan oleh arus yang mengalir pada suatu konduktor
jangkar yang diletakkan di suatu medan magnet.
Secara matematis dituliskan seperti berikut ini:
F = B . Ia . ℓB.......................................................................(1)
Keterangan Rumus:
F : Besarnya gaya
Ia : Arus Jangkar (Ampere)
B : Kerapatan Fluks (Webber/meter2)
ℓB: Panjang Konduktor (meter)
23
Apabila suatu kumparan jangkar dari motor dc bergerak maka
pada medan magnet akan memotong fluks utama sesuai
dengan hukum induksi elektromagnetis pada kumparan jangkar
akan ada Gerak Gaya Listrik (GGL) induksi yang arahnya
seperti fenomena kaidah tangan kanan, dimana tegangan yang
berikan akan berlawanan dengan arahnya terhadap jangkar
(tegangan terminal). Sehingga ggl induksi yang maksud adalah
ggl lawan [7].
Seperti dituliskan pada persamaan matematis berikut ini [7]:
Ea = c . n . ϕ..........................................................................
(2)
Keterangan Rumus:
Ea : Gaya Gerak Listrik (volt) ϕ : Fluksi Magnetik
n : kecepatan putar motor (rpm) c : konstanta
Motor arus searah atau motor DC sekarang ini sangat banyak
digunakan, terutama pada bagian penggerak atau pengangkut .
Pada alat yang dibuat pada skripsi ini misalnya, motor adalah
pusat utama tenaga penggerak agar alat dapat beroperasi. Pada
Rancang Bangun Alat Pengumpul Kopi yang Sedang
Terhampar Dilapangan Seacara Otomatis berbasis Arduino
UNO, motor DC berfungsi untuk menggerakan papan
pengumpul kopi, Motor DC ini disambungkan pada gear
plastik menggunakan belt atau rantai plastik kemudian pada
24
poros motor akan dihubungan ke gear satunya dengan
menggunakan as berupa besi kecil untuk memutar proses
mekanikal lainnya. Kemudian, motor dc juga digunakan untuk
menurunkan posisi motor penggerak papan dibantu dengan
prinsip kerja baut dan mur serta untuk menggerakan terpal
otomatis untuk menutupi hamparan lapangan kopi apabila
hujan tiba-tiba datang berdasarkan perintah sensor hujan yang
terhubung pada pin-pin Arduino UNO.
2.3.4.2 Driver Motor DC L293D
Driver motor DC L293D adalah jenis driver motor DC yang
terdiri atas IC L293D dimana IC yang dirancang khusus untuk
motor DC dan hanya bisa dikendalikan oleh sistem kontrol
pada rangkaian TTL dan mikrokontroller. Adapun Motor DC
yang dikendalikan dengan driver jenis ini adalah bisa
dihubungkan ke ground ataupun ke sumber tegangan positif
oleh karena itulah di dalam rangkaian driver L293D sistemnya
digunakanlah totem pool. Dalam 1 unit chip IC L293D terdapat
4 buah driver motor yang bersifat independen atau berdiri
sendiri dengan kemampuan mengalirkan arus 1 ampere tiap
drivernya. Sehingga dapat digunakan untuk membuat driver H-
bridge untuk 2 buah motor DC [8]. Pada konstruksi pin driver
motor DC IC L293D adalah sebagai berikut:
25
Gambar 2.5 Konstruksi Pin Driver Motor DC [8]
Berdasarkan Gambar 2.5, konstruksi pin pada driver motor DC
dapat diketahui fungsi-fungsinya sebagai berikut:
1. Pada pin EN atau enable yaitu EN1.2 dan EN3.4
digunakan driver untuk menerima instruksi untuk
mengaktifkan motor DC.
2. Pada Pin In atau Input yaitu 1A, 2A, 3A dan 4A digunakan
sebagai pin masukan pada sinyal kontrol motor DC.
3. Pada Pin Out atau Output yaitu 1Y, 2Y, 3Y dan 4Y
digunakan sebagai jalur keluaran pada masing-masing
driver yang akan dihubungkan ke motor DC.
4. Pada Pin VCC yaitu pin VCC1 dan VCC2 digunakan
sebagai jalur masukan pada tegangan sumber driver motor
DC, dimana pada VCC1 merupakan jalur input sumber
tegangan pada rangkaian kontrol driver dan pada VCC2
merupakan jalur input sumber tegangan untuk motor DC
yang akan dikontrol.
5. Terakhir pada pin GND yaitu ground digunakan sebagai
jalur yang harus dihubungkan ke ground dan pada pin
26
GND terdapat 4 buah dan saling berdekatan sehingga bisa
langsung dikoneksikan ke sebuah pendingin kecil.
Berikut ini adalah spesifikasi yang dimiliki oleh driver motor
DC IC L293D.
a. Wide supply voltage range: 4,5 volt to 36 volt
b. Separate input logic supply
c. Internal ESD protection
d. Thermal shutdown
e. High noise immunity input
f. Functionally similiar to SGS L293 and SGS L293D
g. Output current 1 A per channel (600 mA for L293D)
h. Peak Output Current 2 A per channel (1.2 A for L293D)
i. Output clamp diodes for inductive transient suppression
(L293D). [8]
2.3.5 Controller
Controller adalah suatu jenis komponen sistem pengaturan yang
berguna untuk mengolah sinyal feedback atau umpan balik serta sinyal
acuan (set point) atau sinyal eror menjadi sebuah sinyal kontrol.
Controller mendapatkan masukan berupa sinyal listrik berupa sinyal
analog dan sinyal digital. Sinyal inputan ini diperoleh dari sebuah
perangkat inputan dan nilai feedback salah satu contohnya adalah
sensor. Sehingga nilai tersebut aka diolah oleh sebuah komponen yang
disebut kontroler. Setelah itu akan didapatkan keputusan dan
27
memengaruhi output dari sebuah aktuator. Controller mempunyai
fungsi untuk memproses sinyal data serta menentukan pengeksekusian
yang akan dikerjakan. Setelah itu, controller juga berfungsi untuk
menjadi konektor antara komponen seperti sensor dan aktuator [9].
Berikut ini adalah jenis komponen yang digunakan sebagai contoller
dalam pembuatan alat pada skripsi ini:
A. Arduino UNO
Arduino adalah suatu jenis proyek open source (microcontroller)
dan terdiri dari dua jenis perangkat yaitu perangkat keras
(hardware) dan perangkat lunak (software). Arduino awalnya
dibuat untuk membuat rancangan atau desain serta seniman
platform prototyping untuk kursus desain rancang interaksi.
Namun, pada era sekarang banyak digunakan oleh para konsumen
dan penggemar arduino di seluruh dunia untuk rekayasa serta
proyek komputasi fisik, arduino dapat digunakan untuk
mengembangkan proyek elektronik mulai dari prototype sampai
peralatan canggih [10].
Arduino memiliki berbagai macam jenis dan nama berdasarkan
kemampuan dan spesifikasinya, dan berikut ini adalah penjelasan
mengenai jenis arduino yang akan digunakan sebagai
microcontroller yang ditanamkan dalam alat ini, yaitu Arduino
UNO.
Arduino UNO adalah suatu komponen elektronika yang berupa
board microcontroller yang didasarkan pada prinsip Atmega328.
28
Pada papan (board) arduino UNO terdapat 14 pin digital yang
terbagi pada bagian input dan outputnya, dimana 6 dari 14 pin
tersebut berfungsi sebagai keluaran PWM, dengan 6 buah masukan
analog, satu buah osilator kristal 16 MHz, satu buah koneksi kabel
USB, satu buah power jack, satu buah ICSP header dan satu buah
tombol reset yang berwarna merah terdapat di pinggir board
arduino UNO. Arduino UNO memiliki perbedaan tersendiri
dibanding jenis arduino lainnya, yaitu pada arduino UNO tidak
menggunakan chip driver FTDI USB to serial. Sedangkan pada
fitur atmega16U2 diprogram untuk pengubah USB serial yang
tidak terdapat di arduino UNO tadi. Perubahan kedua pada board
arduino UNO adalah memiliki satu buah resistor yang berhubungan
dengan garis 8U2 HWB langsung ke ground, hal ini menjadikan
Arduino UNO lebih mudah untuk ditempatkan pada DFU mode
[10]. Perubahan ketiga adalah pada board arduino UNO memiliki
kelebihan di fitur-fitur terbarunya yaitu:
1. Pada pin Out 1.0 terjadi perubahan dimana ditambah pin SDA
dan SCL dan saling berdekatan dengan AREF dan kedua pin
baru lainnya kemudian ditempatkan berdekatan dengan pin
RESET, IOREF dimana pin ini akan memungkinkan shield-
shield agar dapat beradaptasi dengan voltase yang menjadi
sumber dari board. Perubahan berikutnya adalah pada shield
akan dikolaborasikan atau dicocokan dengan board yang akan
menggunakan AVR dan akan beroperasi dengan tegangan 5
29
volt sedangkan pada arduino yang aktif dengan tegangan 3.3
volt, kedua kolaborasi ini belum terjadi dimana sebuah pin dan
terhubung dan akan disediakan untuk tujuan tertentu
selanjutnya.
2. Selanjutnya, pada sirkit RESET menjadi lebih baik.
3. Atmega 16U2 berubah dan menggantikan 8U2 [10].
B. Spesifikasi dan pin Arduino UNO
Arduino memiliki banyak jenis dan rupa, pada setiap jenis arduino
tersebut memiliki spesifikasi yang berbeda-beda pula. Berikut ini
adalah spesifikasi Arduino UNO yang digunakan pada pembuatan
alat ini.
Untuk memudahkan saat menghubungkan device atau komponen
ke pin-pin pada arduino UNO, berikut ini didefinisikan fungsi
setiap Pin pada arduino UNO:
Gambar 2.6 Pin-pin pada arduino UNO [10]
30
Tabel 1. Spesifikasi Arduino Uno [10]
No Mikrokontroler Spesifikasi
1 Tegangan Pengoperasian 5 volt
2 Tegangang input yang
disarankan
7 sampai 12 volt
3 Batas tegangan input 6 sampai 20 volt
4 Jumlah pin input dan
output
14 pin (6 diantaranya
menyediakan keluaran
PWM)
5 Jumlah pin input analog 6 pin
6 Arus DC setiap pin input
dan output
40 miliAmpere
7 Arus DC untuk pin 3.3
volt
50 miliAmpere
8 Memory flash 32 KB (Atmega 328),
sekitar 0,5 kb digunakan
untuk bootloader
9 SRAM 2 KB (Atmega328)
10 EEPROM 1 KB (Atmega328)
11 Clock Speed 16 Hz
C. Arduino IDE
Arduino IDE (integrated developtment environment) merupakan
suatu jenis aplikasi berbasis bahasa java dan berasal dari bahasa
31
pemrograman assambler. Aplikasi Arduino IDE menuliskan
program dengan lebih mudah, karena bahasa yang digunakan dalam
Arduino IDE mudah untuk diterapkan dan dimengerti. Dalam
konstruksinya Arduino IDE terdiri atas editor program, complier
dan uploader. Arduino IDE mempunyai lembar kerja yang
berfungsi untuk pemrograman saat penulis program yang akan
diinputkan, compling program dan uploading program pada
windows sering disebut dengan editor program. Sedangkan
complier sendiri adalah sebuah option dalam syntax Arduino UNO
dan bekerja pada sebuah kode program dan dituliskan dengan
programmer. Terakhir, uploader adalah suatu option dalam menu
di software Arduino IDE dan berfungsi untuk mengirim kode yang
telah diprogram ke dalam microcontroller Arduino UNO [11].
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dalam pembuatan rancang bangun alat ini dilakukan di beberapa
tempat yaitu:
3.1.1 Lokasi Hamparan Lapangan Kopi
Penelitian dilakukan di salah satu kampung di Kota Pagaralam,
Sumatera Selatan pada bulan Agustus 2017 lebih kurang selama 2
minggu. Tujuan penelitian ini dilakukan untuk mengetahui secara
langsung proses pengumpulan kopi yang dilakukan oleh masyarakat
setempat secara manual. Selain itu, penelitian ini dilakukan agar
mengetahui ukuran lapangan atau tempat penjemuran kopi agar bisa
membuat skala perbandingannya pada rancang bangun alat.
3.1.2 Laboratorium Terpadu Teknik Elektro Universitas Lampung
Tempat penelitian kedua dilakukan di Laboratorium Terpadu Teknik
Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung. Waktu penelitian
33
dilakukan selama proses pembuatan alat berlangsung mulai dari bulan
September 2017 sampai dengan selesai, penelitian dilakukan
berdasarkan proses kerja alat mulai dari penelitian kecepatan motor
DC, sistem komputing program serta perancangan alat.
3.2 Alat dan Bahan
Dalam penelitian ini digunakan berbagai macam jenis device atau komponen
elektronika serta alat pendukung untuk penyelesaian dalam pembuatan mulai
dari perancangan sampai finishing. Adapun alat dan bahan yang digunakan
tersebut adalah sebagai berikut:
3.2.1 Komponen Rotary pada Mechanical System
Pada bagian penggerak, terutama dibagian perputaran terdapat
berbagai komponen, namun komponen ini akan bergerak atau
beroperasi apabila sumber utamanya seperti motor DC akttif, dan akan
menjadi statis apabila pada sumbernya sedang dinonaktfikan. Adapun
komponen-komponen tersebut adalah sebagai berikut:
Tabel. 3.1 Daftar Komponen rotary pada Mechanical System
No Nama Fungsi
1 Belt Sebagai penghubung motor DC dan gear
saat proses rotary berlangsung, agar gear
dapat berputar sesuai dengan torque motor
DC.
34
2 Gear Sebagai pusat tumpuan saat double rotary
terjadi dan terhubungan dengan motor DC
melalui belt yang memanjang di permukaan
atau sisi putarannya.
3 Baut Digunakan sebagai poros perputaran untuk
menaik atau menurunkan posisi rotary
mesin pengumpul berdasarkan limit waktu
yang telah ditentukan.
4 Mur Digunakan sebagai objek penurunan dan
penaikan mesin berdasarkan prinsip kerja
pesawat sederhana saat terjadi perputaran
elemen pada baut dan mur. Mur akan
terhubung ke motor DC sebagai
pemutarnya, dan akan berputar selama
waktu yang telah ditentukan dan
menurutkan posisi rotary mesin atas, sejauh
satu centimeter terukur pada gerat baut.
3.2.2 Alat Instrumentasi dan Komponen Elektronika pada Electrical
System
Pada pembuatan alat digunakan berbagai peralatan instrumentasi dan
komponen elektronika untuk mendukung pengoperasian dan
35
pembuatan alat. Adapun jenis alat instrumentasi dan komponen-
komponen elektronika tersebut adalah sebagai berikut:
Tabel. 3.2 Daftar Komponen Instrumentasi dan elektonika pada
Electrical System
No Nama Fungsi
1 Power Supply Digunakan sebagai sumber tegangan
pengoperasian alat.
2 Sensor LDR Digunakan sebagai pembaca kondisi
intensitas cahaya baik gelap atau pun terang,
sehingga akan mengaktifkan bagian rotary
mesin untuk memulai proses pengoperasian.
3 Sensor Hujan
MD-0127
Digunakan untuk membaca kondisi cuaca
berdasarkan intensitas yang diberikan oleh
air hujan, sehingga pada saat air hujan
mengenai bagian sensor ini maka sensor
akan mengaktifkan bagian rotary mesin dan
menggerakan terpal untuk menutupi
lapangan kopi secara otomatis.
4 Motor DC Digunakan sebagai aktuator atau pusat
proses rotary, motor DC akan menggerakan
semua bagian rotary berdasarkan perintah
sensor yang telah dikontrol berdasarkan
program yang dibuat. Motor DC akan
36
terhubung dengan bagian komponen
mechanical system.
5 Driver Motor DC
L293D
Digunakan untuk pengatur dan pengontrol
motor DC, baik itu kecepatan putaran
ataupun arah putaran. Motor DC akan
terhubung ke driver kemudian dihubungkan
dengan kontroler, jadi driver mempunyai
peran sangat penting, karena motor tidak
bisa dihubungkan langsung ke kontroler
karena bisa menyebabkan kerusakan yang
terjadi karena arus dan tegangan pada
motor, sehingga harus ada driver sebagai
konektor diantara keduanya.
6 Arduino UNO Digunakan sebagai otak utama dalam
pengoperasian alat, arduino UNO akan
mengontrol semua komponen baik itu
electrical ataupun mechanical system.
Arduino UNO terdiri atas beberapa pin
sebagai input dan output dari komponen.
7 Kabel Jumper Digunakan sebagai penghubung antara
electrical dan mechanical system ke
controller serta ke semua komponen
disetiap elemen alat.
37
3.2.3 Software Pendukung
Dalam pembuatan rancangan alat ini digunakan beberpa software
sebagai objek simulasi dan penelitian agar perancangan dan
pembuatan alat bisa memiliki hasil maksimal. Adapun software yang
digunakan tersebut adalah sebagai berikut:
Tabel. 3.3 Software Pendukung
No Nama Fungsi
1 Proteus 8
Profesional
Digunakan sebagai simulasi perancangan
alat dibagian electrical system, agar tidak
terjadi kesalahan dalam proses perancangan
hardware dan saat menghubungkan
berbagai macam komponen.
2 Microsoft Word
2007
Digunakan sebagai penyimpanan database
dan penulisan laporan.
3 Arduino IDE Digunakan sebagai penulisan program yang
akan dikontrolkan pada setiap komponen
electrical dan mechanical system, agar bisa
beroperasi secara otomatis berdasarkan
keinginan yang akan diinputkan.
4 Paint dan
Snipping Tool
Digunakan sebagai aplikasi pengedit
gambar yang akan digunakan pada laporan.
38
3.2.4 Alat dan Bahan Perancangan
Dalam perancangan dan desain pembuatan alat digunakan beberapa
alat dan bahan pendukung. Adapun alat dan bahan yang digunakan
pada pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
Tabel. 3.4 Daftar Alat dan Bahan dalam pembuatan alat
No Nama Fungsi
1 Bor Digunakan sebagai alat untuk melubangi
acrilyc, tempat penyatuan antar part
disetiap sistem.
2 Gerinda Digunakan sebagai alat potong acrilyc dan
besi serta komponen dan bahan lain, supaya
sesuai ukuran dan skala yang diinginkan.
3 Obeng Digunakan sebagai alat untung memasang
dan membongkar bagian pembautan.
4 Gergaji Digunakan sebagai alat pemotong acrylic
tipis dan untuk skala pemotongan acrylic
yang panjang, karena akan sedikit menemui
kesusahan apabila hanya menggunakan
gerinda.
5 Penggaris Digunakan sebagai sebagai alat ukur dalam
mendesain dan merancangan alat, agar hasil
pemotongan presisi sesuai ukuran yang
diskalakan.
39
6 Alat
Tulis/Gambar
Digunakan sebagai objek desain agar pada
saat pemotongan dan perancangan, hasilnya
tidak melenceng dari gambar yang telah
disketsa atau yang telah dirancang pada
melalui gambar.
7 Lem Bakar Digunakan untuk menyatukan antar
komponen dengan papan proyek.
8 Lem Kaca Digunakan untuk menyatukan potongan-
potongan acrilyc berdasarkan part yang
telah dirancang.
9 Multitester Digunakan sebagai alat pengecekan
terhadap komponen-komponen yang akan
digunakan agar tidak terjadi eror ataupun
kesalahan kerja pada alat saat dioperasikan.
Selain itu multitester juga digunakan untuk
pengecekan kabel, apakah masih bagus atau
rusak (putus).
10 Besi As Digunakan sebagai penghubung antara
motor DC ke gear seberangnya, agar terjadi
perputaran double ganda dengan
memperhitungkan RPM dan beban belt.
11 Acrilyc
Transparan
Digunakan sebagai rancangan lapangan
kopi (meja proyek) dan tempat dudukkan
motor berdasarkan part yang dipotong.
40
3.3 Spesifikasi dan Penjelesan Rancang Bangun Alat
Pada Gambar 3.1 berikut ini akan menjelaskan spesifikasi alat perbagian yang
diidentifikasikan berdasarkan penomoran pada setiap bagiannya. Berikut
adalah penjelasan spesifikasi alat tersebut:
Gambar 3.1 Spesifikasi keterangan disetiap bagian alat
Adapun keterangan yang dapat dijelaskan berdasarkan urutan nomor-nomor
pada Gambar 3.1 adalah sebagai berikut:
1. Mur yang terhubung dengan motor DC 1 sebagai pemutarnya, pada bagian
ini mur berfungsi untuk memutar baut panjang guna untuk menurunkan
posisi rotary mesin pengumpul kopi. Diameter mur adalah 1,5 centimeter.
41
2. As Besi 1 berfungsi untuk menghubungkan gear 1 pada motor agar terjadi
perputaran ganda dan mempunyai RPM yang sama. Panjang as besi 1
adalah 38 centimeter sesuai dengan lebar lapangan kopi pada rancang
bangun alat.
3. Pipa kecil berfungsi untuk menahan posisi rotary pengumpul kopi agar
seimbang. Tinggi pipa adalah 10 centimeter.
4. Gear 3 berfungsi untuk menggerakan bagian rotary seberang yang
terhubung oleh as besi 1. Diameter gear 3 adalah 4 centimeter.
5. Rantai atau Belt berfungsi untuk menghubungkan gear 3 dengan gear 4
agar putaran sama dengan output putaran yang dikeluarkan oleh pusat
rotary-nya, serta tempat dudukan papan pengumpul yang telah didesain.
Panjang belt yang digunakan adalah 30 centimeter.
6. Gear 4 berfungsi untuk menerima sambungan dari gear 3 melalui belt atau
rantai penghubung. Diameter gear 4 adalah 4 centimeter.
7. Papan pengumpul berfungsi untuk menyapu atau mengumpulkan objek
yaitu kopi, berdasarkan arah putaran motor DC yang dibantu oleh gear dan
belt. Papan terbuat dari plastik yang memanjang dengan ukuran 38
centimeter.
8. Gear 2 berfungsi sebagai tempat rotary awal yang dikeluarkan oleh motor
DC. Diameter gear 2 adalah 4 centimeter.
9. Lubang tempat baut yang akan terhubung dengan mur, agar bisa terjadi
penurunan mesin pengumpul atas. Diameter lubang tersebut adalah 1,75
cetimeter.
42
10. Driver Motor 2 berfungsi untuk mengatur arah dan kecepatan serta waktu
aktif pada motor DC 2, berdasarkan perintah program pada arduino. Jenis
driver motor yang digunakan adalah type L293D dengan input dua motor.
11. Motor DC 1 berfungsi untuk memutar mur terhadap baut, proses ini
berguna untuk menurunkan posisi mesin rotary atas. Jenis motor DC yang
digunakan adalah motor DC dengan RPM maksimal 1200 RPM dengan
tegangan maksimal 12 volt, dan memiliki panjang 5 centimeter dan
diameter 3,5 cetimeter.
12. Arduino UNO berfungsi sebagai pengontrol komponen dan semua sistem
yang ada pada alat berdasarkan program yang diinputkan. Jenis arduino
dengan 14 pin input dan output, dengan memory penyimpanan 16 kilobyte.
13. Gear Motor 2 berfungsi sebagai dudukan mur pemutar baut. Diameter
gear motor 2 adalah 5 centimeter.
14. Power supply berfungsi sebagai sumber tegangan untuk mengoperasikan
alat. Tegangan power supply yang dinputkan ke arduino maksimal 12 volt.
15. Tiang dan tempat dudukan mesin pengumpul kopi otomatis. Tinggi tiang
adalah 7 centimeter dan panjang dudukan adalah 15 centimeter.
16. Timer berfungsi untuk mengatur waktu untuk mengaktifkan motor dan
driver motor 1 dan 2, timer bisa saja dihilangkan dan diganti dengan
syntax program yang serupa dengan timer. Lama timer yang dibutuhkan
untuk menghidupkan motor 1 adalah selama 30 detik.
17. Kabel jumper berfungsi untuk menghubungkan antar komponen, panjang
bervariasi sesuai dengan kebutuhan.
43
18. Sensor LDR berfungsi untuk membaca kondisi cuaca berdasarkan
intensitas cahaya. Sensor ini berukuran 1 cetimeter, dengan dua lengan
kaki berukuran 3 dan 2 centimeter.
19. Tiang penyanggah mesin pengumpul atas, berukuran 7 centimeter dengan
diameter 2 1,5 centimeter.
20. Driver Motor 1 berfungsi untuk mengaktifkan motor satu berdasarkan
perintah kontroler. Jenis driver motor yang digunakan adalah type L293D
dengan input dua motor.
21. Dudukan gear 1 dan gear 2, memiliki panjang dengan ukuran 15
centimeter.
22. Motor DC 2 berfungsi untuk memutar bagian gear 1, gear 2, gear 3 dan
gear 4 yang dibantu oleh as besi 1 yang akan menggerakan bagian rotary
mesin pengumpul kopi bagian atas. Jenis motor DC yang digunakan
adalah motor DC dengan RPM maksimal 1200 RPM dengan tegangan
maksimal 12 volt, dan memiliki panjang 5 centimeter dan diameter 3,5
cetimeter.
23. Gear 1 sumber rotary utama yang dikeluarkan oleh motor DC 2, dengan
diameter gear 1 adalah 5 centimeter.
3.4 Prosedur Penelitian
Dalam proses pembuatan rancang bangun alat pengumpul kopi otomatis ini
dilakukan dengan beberapa tahap penelitian diantaranya:
44
3.4.1 Studi Literatur
Studi literatur adalah proses pencarian informasi serta referensi dari
semua aspek yang berhubungan dengan pembuatan rancang bangun
alat pengumpul kopi otomatis ini. Adapun yang perlu dikaji serta dicari
sebagai referensi adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui definisi sistem, karena proses pengoperasian alat ini
bekerja berdasarkan sistem.
2. Karakteristik dan prinsip kerja bagian rotary mechanical system.
3. Karakteristik dan prinsip kerja bagian electrical system.
4. Karakteristik dan prinsip kerja setiap komponen elektronika seperti
sensor (LDR dan Sensor Hujan), serta Aktuator (motor DC dan
Driver Motor DC) yang digunakan.
5. Karakteristik microcontroller yang digunakan, yaitu Arduino UNO.
6. Cara penggunaan aplikasi Proteus 8 Profesional.
7. Cara penggunaan aplikasi rancang program pada Arduino IDE.
3.4.2 Diagram Alir Perancangan Alat
Gambar 3.2 merupakan diagaram alir tahapan pembuatan rancang
bangun alat pengumpul kopi otomatis berbasis microcontroller.
Pembuatan diagram alir perancangan alat ini bertujuan untuk
memudahkan dan membantu pembaca dalam memahami tahapan dan
sistem dalam pembuatan rancang bangun alat pengumpul kopi
otomatis.
45
Adapun diagram alir perancangan alat adalah sebagai berikut:
Gambar 3.2 Diagram Alir Perancangan Alat
Berdasarkan Gambar 3.3, dapat diketahui pada proses pertama
pembuatan rancang bangun alat ini adalah dengan mengkonsep
perancangan dalam bentuk sketsa dan skematik, kemudian merancang
pemodelan sistem yang akan dibuat, selanjutnya adalah memilih
komponen apa saja yang akan digunakan. Pada tahap ini terjadi proses
kemungkinan, yaitu apabila tidak ada komponen yang dibutuhkan,
46
maka harus memilih plant lain yaitu dengan mengganti model sistem.
Setelah proses tersebut telah terpenuhi maka langkah selanjutnya
adalah merancang komponen yang telah dipilih tadi. Kemudian,
menguji coba rangkaian atau rancangan yang telah dilakukan
sebelumnya, apabila berhasil maka bisa langsung membuat
programnya di arduino, namun jika hasil cobanya menunjukan hasil
minus maka harus melakukan perancangan ulang pada komponennya
sampai berhasil sesuai dengan kebutuhan. Program pada arduino
dirancang sesuai dengan arah alat yang akan dijalankan, kemudian
langsung dijalankan program tersebut apabila berhasil langsung
menuju pada proses selanjutnya. Namun, apabila terjadi kesalahan atau
eror pada saat proses compling dan uploading, perlu melakukan
pengecekan lagi pada setiap tahap programnya. Loop terakhir adalah
realisasi perancangan artinya program yang telah dibuat tadi
dimasukkan atau di uploading ke arduino UNO yang telah dirancang
pada sistem mechanical dan electrical, dan langsung dilakukan
pengujian terhadap seluruh sistem apabila berhasil sesuai dengan
tujuan pengoperasian maka bisa langsung diambil data hasilnya, namun
apabila terjadi eror maka harus dilakukan lagi pada tahap realisasi
perancangan dan melakukan uji testing pada komponen, bisa saja
terjadi kerusakan pada salah satu komponen elektronika ataupun
komponen mekanikalnya.
47
3.4.3 Blok Diagram Perancangan Sistem
Berikut ini adalah gambar blok diagram perancangan sistem yang akan
dijelaskan secara detail satu-persatu:
Gambar 3.3 Blok Diagram Perancangan Sistem
Berdasarkan Gambar 3.3 Blok Diagram Perancangan Sistem diatas
dapat diketahui bahwa perancangan sistem pada rancang bangun alat
ini sangat tersusun secara sistematis berdasarkan skema blok diagram
diatas. Berdasarkan diagram diatas dapat diketahui bahwa, cara kerja
alat ini tidaklah begitu rumit. Otak utamanya terdapat pada arduino
48
UNO, kemudian sebagai aktuator atau penggerak utamanya adalah
motor DC. Pada loop pertama, saat sensor LDR mendapat input berupa
intensitas cahaya dengan kondisi gelap maka resistansi LDR akan
sangat kecil atau akan melewatkan arus dan tegangan sehingga akan
mengaktifkan arduino dengan program yang berisi perintah untuk
mengaktifkan driver motor 2 (driver) dan motor DC 2 (M2). Pada
rancang bangun alat, driver dan motor DC 2 ini berfungsi untuk
menggerakan bagian mechanical pengumpul kopi pada loop 1 yang ada
di lapangan, loop 1 akan selalu aktif berjalan atau bergerak selama
proses pengumpulan kopi berlangsung. Namun, pada saat loop 1
berjalan selama 30 detik maka program yang ada pada arduino akan
mengaktifkan driver motor 1 (driver) dan motor DC 1 (M1) di loop 2
selama waktu yang ditentukan. Fungsi pada loop 2 ini adalah untuk
menurunkan posisi proses rotary pada loop 1 sejauh satu centimeter.
Untuk menurunkan mesin tersebut penulis menggunakan prinsip kerja
pesawat sederhana baut dan mur. Jadi, mur akan dihubungkan dengan
motor DC 1 (sesuai desain) dan akan berputar selama waktu yang
ditentukan, proses ini untuk menurunkan baut tersebut sejauh satu
cetimeter (diatas baut adalah posisi loop 1). Kemudian setelah posisi
loop 1 turun sejauh 1 cm dalam waktu putaran tersebut, loop 2 akan off
dan aktif kembali setelah loop 1 berputar selama 30 detik lagi. Proses
ini akan berulang selama 4 kali, dengan estimasi jarak papan pada
mesin di loop 1 sejauh 3 cm terhadap lapangan. Proses ini dilakukan
berdasarkan pemikiran pengurangan beban, karena apabila proses
49
pengumpulan kopi langsung dilakukan kedasar lapangan maka motor
DC akan menanggung beban yang sangat berat dan bisa saja membuat
motor terhenti bahkan rusak. Kemudian, di loop 3 yaitu berdasarkan
kemungkinan, terdapat sensor hujan, driver motor DC 3 (driver) dan
motor DC 3 (M3). Fungsi komponen-komponen pada loop 3 adalah
untuk menggerakkan terpal secara otomatis. Terpal ini akan digerakkan
oleh motor DC, dan terpal penutup ini akan bergerak pada saat cuaca
tidak memungkinkan lagi atau dengan kata lain hujan datang tiba-tiba
pada saat proses pengumpulan kopi di lapangan masih berlangsung.
Air hujan akan dideteksi oleh sensor MD-0127 (sensor hujan),
kemudian sensor tersebut akan mengaktifkan driver dan motor DC
berdasarkan program yang telah diinputkan, dan motor DC yang
terhubung oleh gear akan berputar dan akan membuat terpal menutupi
semua sudut lapangan. Sementara itu proses pengumpulan kopi yang
terjadi pada loop 1 dan 2 akan terus berjalan, walapun kondisi hujan.
3.4.4 Pengujian Perangkat Sistem
Pengujian pada perangkat sistem dilakukan agar dapat diketahui
berhasil atau tidaknya rancang bangun alat yang dibuat. Saat proses
pengujian ada dua hal yang disoroti, yaitu pengujian pada bagian
sistem atau desain dan pengujian pada keseluruhan sistem.
Adapun tahap pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut:
50
3.4.4.1 Uji Coba Sub Sistem
Adapun tahap-tahap pengujian yang dilakukan pada bagian sub
sistem adalah sebagai berikut:
a. Uji Coba Perangkat Keras (Hardware)
1. Pengujian rangkaian kontroler Arduino UNO
2. Pengujian putaran motor DC
3. Pengujian pembacaan sensor LDR
4. Pengujian pembacaan sensor hujan MD-0127
5. Pengujian driver motor DC
6. Pengujian mechanical system (Belt, gear, baut dan
mur)
b. Uji Coba Perangkat Lunak
1. Pengujian program arduino UNO
2. Pengujian koneksi serial arduino UNO terhadap PC.
3.4.4.2 Uji Coba Keseluruhan Sistem
Adapun tahap-tahap pengujian yang dilakukan pada
keseluruhan sistem adalah sebagai berikut:
a. Pengujian rancang bangun alat pengumpul kopi otomatis
tanpa beban (kopi).
b. Pengujian rancang bangun alat pengumpul kopi otomatis
dengan beban (kopi).
51
3.4.5 Analisa Data Pengujian dan Kesimpulan
Analisis merupakan tahapan yang dilakukan selama proses pembuatan
rancang bangun alat sebelum hasil yang akhir didapatkan yaitu berupa
kesimpulan. Analisis diperoleh berdasarkan cara kerja rancang bangun
alat keseluruhan dan perbandingan dengan teori serta parameter-
parameter lainnya yang berhubungan, bisa didapat melalui referensi
berupa penelitian dan kajian sebelumnya yang serupa atau mendekati
dengan penelitian yang sedang dilakukan.
3.4.6 Penulisan Laporan
Pada tahap penulisan laporan adalah bagian tahap akhir yaitu
berdasarkan semua hasil pengujian dan semua proses yang dilakukan
selama kegiatan pembuatan rancang bangun alat pengumpul kopi
otomatis berbasis microcontroller.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Pada semua sistem rotary (atas, bawah dan tengah), memiliki cara kerja
yang sama yaitu bekerja berdasarkan pengkopelan motor terhadap
pulley/gear dengan menggunakan media rantai dan belt. Berdasarkan
semua proses yang telah dilakukan mulai dari perancangan, pembuatan
hingga pengujian didapatkan beberapa kesimpulan yang bisa diambil.
Adapun kesimpulan tersebut adalah sebagai berikut:
1. Rancang Bangun Alat Pengumpul Kopi Model Terhampar Secara
Otomatis Berbasis Arduino UNO berhasil direalisasikan berdasarkan
parameter-parameter yang telah ditentukan.
2. Rancang bangun ini merupakan alat yang berfungsi untuk
mengumpulkan kopi dengan beda objek berdasarkan keadaan cuaca
dan proses pengumpulan kopi terlindungi dari cuaca ekstrim, seperti
hujan tiba-tiba.
3. Driver Motor DC bisa mengkoneksikan motor DC ke arduino dalam
jumlah yang banyak sesuai kebutuhan, dengan mengontrol arah dan
kecepatan motor tersebut.
151
4. Berdasarkan proses pengujian saat pengumpulan kopi, motor DC
bekerja berdasarkan beban yang ada. Semakin besar beban/torsi yang
diberikan kepada motor maka akan semakin besar dan daya yang
diperlukan oleh motor, sehingga arus input pada motor dipengaruhi
oleh torsi dan besar kecilnya arus input (Ia) tidak mempengaruhi
kecepatan motor.
5. Putaran (N) yang dihasilkan motor DC dipengaruhi oleh besar dan
kecilnya tegangan input yang diberikan (V), semakin besar tegangan
yang diberikan maka akan semakin cepat motor berputar dan semakin
kecil tegangan yang diberikan maka akan semakin lambat putaran
motor (off) yang dihasilkan.
152
5.2 Saran
Dalam pembuatan Rancang Bangun Alat Pengumpul Kopi Model
Terhampar Secara Otomatis Berbasis Arduino UNO ini terdapat beberapa
saran sebagai perbaikan dalam penelitian yang akan datang, diantaranya:
1. Menggunakan motor DC dengan spesifikasi besar sehingga bisa
membuat realisasi alat yang dapat digunakan di lapangan bukan
sebatas rancang bangun lagi, guna untuk melihat parameter kesuksesan
alat yang dibuat.
2. Menggunakan media las dalam penempelan komponen ke dudukan
serta perhitungan yang pas pada setiap sudut dan sisi besi yang akan
dipotong, sehingga bisa dihasilkan alat yang presisi sesuai dengan
kebutuhan.
3. Alternatif lain dalam menjalankan proses penurunan posisi sistem
rotary tengah yang dilakukan oleh sistem rotary bawah, misalnya
dengan sistem hidrolik atau yang lainnya.
DAFTAR PUSTAKA
[1.] Aris, Elfa. 2013. Edukasi Elektronika.
(5ttp://journal.unisla.ac.id/pdf/11622014/arif%20Budi%20laksono,%
20Zaenal%20Abidin.pdf)
[2.] Budiharto, Widodo dan Rizal, Gamayel. 2007. Belajar Sendiri 12
Proyek Mikrokontroler untuk pemula. Jakarta: PT. Elex Media
Komputindo.
[3.] Edwin. 2010. Mesin dan peralatan.
http://www.grainsystermininternational.com. Diakses pada 13 2017
[4.] Giancoli, Douglas, C. 2001. Fisika edisi kelima jilid 1. Jakarta:
Penerbit Erlangga.
[5.] Gunadi. 2013. Teori Dasar Motor Stepper Rangkaian Driver dan
Pemrograman Motor Stepper. Surabaya: Universitas Airlangga
Press.
[6.] Kadir, Abdul. Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi
Mikronkontroler dan Pemrogramannya Menggunakan Arduino,
Andi. Yogyakarta: 2013.
[7.] Malvino. 1985. Prinsip-prinsip elektronik. Jakarta: Erlangga.
[8.] Marappy, Muslimin. 1985. Teknik Tenaga Listrik. Bandung: Armico.
[9.] Pitowarno, Endra. 2006. Robotika: Desain, Kontrol dan Kecerdasan
Buatan. Yogyakarta: Andi Yogyakarta
[10.] Saptaji, Handayani W. 2011. Mudah Belajar Mikrokontroler dengan
Arduino. Jakarta: Widya Media.
[11.] TDEC 1998. (http://jurnal.unikom.ac.id/s.data/jurnal/v08-
n02/volume-82-artikel-5.pdf/pdf/volume-82-artikel-5.pdf)